Sandra Chishimba und ihr Kampf gegen Malaria

Bei Sandra Chishimba, 30, die am diesjährigen Lindauer Nobelpreisträgertreffen teilnehmen wird, dreht sich alles um Malaria. Sowohl sie als auch ihre gesamte Familie erkrankte mehrfach an Malaria. Diese Erfahrungen beförderten in ihr den Wunsch zu forschen, um die Krankheit, die so vielen Menschen vor allem in Entwicklungsländern zu schaffen macht, zu bekämpfen oder gar potenziell zu besiegen.  

Sandra Chishimba (c) Jodi Chondoka
Sandra Chishimba
(c) Masiliso Phiri

So hat Sandra bereits an mehreren Studien zur Reduktion von Malaria-Übertragungsraten am Macha Research Trust und Johns Hopkins Malaria Research Institute (1) in Macha, Sambia, mitgeforscht. Sie und ihre Kollegen stellten unter anderem einen Zusammenhang zwischen der Verringerung der Exposition mit P. falciparum und einer damit einhergehenden geringeren Immunität fest. Seither liegt ihr Schwerpunkt in der Erforschung der Immunantwort infolge der Erkrankung (2). In einem Master Programm ‚Infektionen und Immunität’ erweitert sie derzeit ihr Wissen, wie Immunität und Krankheitsanfälligkeit tatsächlich zusammenhängen. Dies absolviert sie am Erasmus Medical Center Rotterdam, Niederlande, wo sie sowohl in der Hämatologie als auch im Immunologie-Department bis Ende August 2012 forschen wird. 

Hallo Sandra, wie wurdest Du auf die Lindauer Nobelpreisträgertagungen aufmerksam?

Erst seit vergangenem Jahr weiß ich, dass es die Lindauer Tagungen gibt. Damals hatte ich bei einer Tagung der American Society for Tropical Medicine and Hygiene meine Arbeit präsentiert. Dort lernte ich Professor Peter Agre, einen der Laureaten, kennen, der mir von der Lindauer Nobelpreisträgertagung berichtete. Später wurde ich schließlich von Peter Agre über das Johns Hopkins Malaria Research Insitute (JHMRI) und Dr. Philip Thuma, Senior Scientific Advisor des Macha Research Trust, für das diesjährige Treffen nominiert.

Du warst selbst an Malaria erkrankt. Wie gut ist das medizinische System in Deiner Heimat Sambia für Malariaerkrankte gerüstet?

Das medizinische System versucht immer besser gewappnet zu sein. Ärzte und Krankenschwestern, die darauf trainiert sind, Symptome zu erkennen, sollten auf der Basis von Schnelltests und Befunden etwa per Mikroskopie aus dem Labor therapieren. Manchmal kann es sein, dass nicht mehr genug des Grundmedikaments Coartem in Hospitälern und Kliniken vorrätig ist und schließlich bemerken wir dann eine Veränderung in der Ansteckungsrate. Sie steigt. Nicht alle ländlichen Gesundheitszentren sind gut vorbereitet, es mangelt an Gesundheitsexperten und Ausrüstung. Trotz Anstrengungen der Regierung mehr zu erreichen.

Map Zambia url flyingmission.org
(c) flyingmission.org

Werden Behandlungskosten durch das Sambische Gesundheitssystem übernommen?

In den Kliniken werden die Kosten vom Gesundheitssystem getragen und bei den kleinen Hospitälern muss ein kleiner Beitrag für Tests bezahlt werden. Ich bin mir nicht sicher, ob auch die Ärmsten der Armen diesen Beitrag aufbringen können. Aber eines weiß ich gewiss: Niemand wird nach Hause geschickt, weil er kein Geld hat.

Du kämpfst auch im Beruf gegen Malaria: Was genau forschst Du?

Ich habe Veränderungen in der Malariaübertragung in einem Gebiet untersucht, das früher ein ausgewiesenes Malariagebiet war und heute nur noch geringe Übertragungsraten aufweist – nach mehrjährigen intensiven Malaria Kontrollinterventionen.  Ich habe Immunologiestudien durchgeführt. Diese zeigen die Immunantwort auf den Parasiten in der Bevölkerung.

Wann erwartest Du bessere Therapien der Malariaerkrankung?

Zunächst einmal ist der Malariaparasit sehr schwer zu untersuchen. Er hat verschiedene Entwicklungsstufen und zwei Wirte, den Menschen und den Moskito. Er kann sich gegen Medikamente durch Mutationen wehren. Doch, was ich jetzt weiß, nachdem ich an mehreren Marlariastudien mitgearbeitet habe, ist, dass mittels intensiver und umfassender lokaler Anstrengungen, die Erkrankung unter Kontrolle zu halten, die Übertragungsraten des Parasiten in der Bevölkerung nahe Null gebracht werden können. Zu diesen Anstrengungen zählen eine gute medikamentöse Ersttherapie, mit einem Mittel gegen das der Parasit noch nicht resistent ist, regelmäßige Screenings in der Bevölkerung, der Einsatz von Moskitonetzen und Moskitosprays und eine sofortige Therapie, wenn eine Infektion vorliegt. Damit meine ich, sobald ein Fall in einem Krankenhaus oder einer Gesundheitsstation erkannt ist, geht ein Gesundheitsteam in die betroffene Gegend, aus der der Patient stammt und screent die gesamte Bevölkerung, um eventuelle weitere Malariafälle zu erkennen. Dies sind nur einige Werkzeuge und vor allem sind es die Menschen selbst, die mitmachen müssen.

Wie schätzt Du das Engagement der Gates Foundation in diesem Gebiet ein?

Die Gates Foundation war eine große Hilfe für Forscher in diesem Bereich. Die meisten Regierungen sind aufgrund fehlender Mittel nicht in der Lage, notwendige Forschung zu unterstützen. Deshalb ist ein Großteil unserer Forschung, auf Hilfsmittel angewiesen und hier kommen Stiftungen, wie die Gates Stiftung mit ihren Finanzmitteln helfend hinzu.  

Sandra Chishimba (c) Masiliso Phiri
Sandra Chishimba
(c) Masiliso Phiri

 Auf welche Schwerpunkte sollte sich die Malariaforschung in den nächsten Jahren fokussieren?

Mein Fokus wäre, es zu schaffen, die Erkrankung so stark zu kontrollieren, bis Übertragungsraten nahe Null erreicht werden. Dazu müssen Gemeinden mitmachen, wie ich vorhin erklärte. Parallel müssten Veränderungen in der Immunität in der Bevölkerung erfasst werden, weil ein Risiko für ein Wiederansteigen der Erkrankungsraten bleibt.
 

Was erwartest Du von der Lindauer Nobelpreisträgertagung?

Ich hoffe auf kluge Menschen mit denen ich mich vernetzen kann und hoffentlich gar künftig mit ihnen zusammenarbeiten kann. Außerdem hoffe ich einige neue Ideen zu bekommen, die ich für meine Forschung einsetzen kann.  Es wäre sehr schön, mit einzelnen Laureaten gar über mögliche Möglichkeiten zu sprechen, in deren Labor als PhD Student zu arbeiten. Wissenschaftler tauschen gerne Ideen aus. Genau das wird während der Lindauer Tagung geschehen.

 


(1) Macha Research Trust collaborates with Johns Hopkins Malaria Research Institute. The organisation was formerly called Malaria Institute at Macha/Johns Hopkins Malaria Research Institute. The Malaria Institute at Macha (MIAM) is a malaria research field station and training center established in 2003 with the signing of a collaborative Memorandum of Understanding between four partners — the Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health and its Malaria Research Institute, the Zambian government, the Macha Mission Hospital and the Macha Malaria Research Institute. With major sponsorship from the Johns Hopkins Malaria Research Institute (JHMRI)] The organisation is based in Southern Province, Zambia close to the Macha Hospital in a small village called Macha. 

(2)  Papers by Sandra as a second author:
– Escalating Plasmodium falciparum antifolate drug resistance mutations in Macha, rural Zambiadoi: doi: 10.1186/1475-2875-7-87.
        

– Validation of oral fluid samples to monitor serological changes to Plasmodium falciparum: an observational study in southern Zambia doi:10.1186/1475-2875-10-162

Ein Interview mit Robert Horvitz (Teil II) – Krankheiten und das Internet

Den zweiten Teil des Interviews mit Robert Horvitz (hier Teil I) führte der ägyptische Journalist Ashraf Amin, der uns ein Transkript erlaubt. (1)

In der Region aus der ich komme, gibt es immer weniger Menschen, die in die Naturwissenschaften oder in die Mathematik gehen. Welchen Ratschlag geben Sie Entscheidungsträgern, wie sie das Interesse an Mathematik und den Naturwissenschaften bei den jungen Leuten stärken können?

Für Mathematik und die anderen Naturwissenschaften im Allgemeinen ist es wichtig, dass man Menschen so früh wie möglich dafür begeistert.

Ich glaube eigentlich, dass selbst dieses Statement etwas irreführend ist. Denn eigentlich sind alle jungen Menschen von Grund auf begeistert für diese Dinge. Was dann passiert ist, dass die Gesellschaft diese Begeisterung dämpft. Was wir also als Minimum erreichen müssen ist, dass diese Begeisterung weniger gedämpft wird. Und im Idealfall wollen wir in diesen Menschen Enthusiasmus erzeugen. Das heisst Lehrer, Fernsehsendungen, auf Portalen wie YouTube, in Museen und überhaupt alle Quellen müssen dafür sorgen, dass Kinder begeistert werden. Aber auch Teenager müssen begeistert werden und ihre Begeisterung mit anderen teilen. Und Highschool-Schülern sollte es nicht peinlich sein, sich für Wissenschaft zu interessieren.

Dieser Prozess muss auf 2 Ebenen stattfinden. Erstens für jene Schüler und Studenten die schon interessiert sind. Diese sollten Chancen bekommen. Ich selbst bin in internationalen Science Fairs engagiert, so arbeite ich etwa mit den International Science & Engineering Fairs (ISEF) zusammen. Mittlerweile nehmen 59 Länder daran teil. Und ich hoffe, dass dies auch Schüler aus Ägypten ermutigt, daran teilzunehmen und so auch ihre Freunde dafür begeistern können.

Aber das ist nur die Spitze des Eisbergs, die nur einige Leute betreffen wird. Viel wichtiger ist es die Kinder einzubinden und weiterzubilden. Wie dies erreicht werden kann, egal ob in den USA oder in Ägypten, wird zur Zeit heiss diskutiert. Die Gruppe mit der ich zusammen diese Science Fairs organisiere gibt seit 1929 auch eine Zeitschrift namens “Science News” heraus. Aber unsere Leser werden immer Älter. Und das einfach weil junge Menschen keine Zeitschriften mehr lesen und alle ihre Informationen, die sie benötigen, und Nachrichten im Internet finden.

Wenn wir also einen Weg finden wollen junge Menschen für Wissenschaft zu begeistern, dann müssen wir ins Internet und das auf eine Art und Weise, die jungen Menschen gefällt. Das ist das Problem, das wir lösen müssen und dann wird es fast ein Selbstläufer.

Denn jeder 12-Jährige, der heutzutage etwas spannendes entdeckt, wird über das Internet all seine Freunde darüber informieren. Also müssen wir nur diesen ersten Schwellenwert überschreiten und ab da startet eine Art Katalyse. Wir haben nun die Aufgabe zu schauen wie man das schafft.

Sie haben in ihrem Vortrag Grundlagenforschung und deren Wichtigkeit als treibende Kraft für die Biomedizin angesprochen. Wie könnte man so etwas vorantreiben? Besonders in anderen Ländern, die finanziell nicht so gut ausgestattet sind?

Ich denke Entdeckungen in den Wissenschaften sind per Definition, in ihrer Eigenschaft als Entdeckung, zunächst unerwartet. Deshalb kommen die größten Entdeckungen und größten Durchbrüche auch von Wissenschaftlern, die Unbekanntes in einer radikalen Art erforschen; die Fragen stellen, die vorher nie gefragt wurden.

Wenn man nur an die moderne Welt denkt und an all die modernen Dinge, die uns umgeben: Alles davon basiert auf wissenschaftlichem Wissen, das von Personen entdeckt wurde, die nie praktische Anwendungen im Kopf hatten. Deshalb glaube ich, dass Grundlagenforschung elementar für die Welt ist. Wie man diese Forschung betreiben soll, bleibt kompliziert. Gerade in verschiedenen Ländern, mit ihren diversen Problemen und unterschiedlichen Budgets. Meiner Meinung nach, haben reichere Länder die Verantwortung, Grundlagenforschung in all ihrer Breite zu ermöglichen. Denn diese Forschung kann nicht nur ein Motor für die Wirtschaft sein, sondern darüber hinaus positive Effekte für die Bevölkerung haben.

Bei Ländern mit knappen finanziellen Möglichkeiten könnte man auf den ersten Blick vielleicht argumentieren: Überlasst die Grundlagenforschung den reichen Ländern und betreibt nur angewandte Wissenschaften in den Bereichen, die euer Land betreffen. Es könnte ein Körnchen Wahrheit darin liegen. Doch ich glaube, dass diese Vorstellung naiv ist. Denn auch um wirklich gute, angewandte Forschung zu betreiben, müssen die allgemeinen Rahmenbedingungen ausreichend fortgeschritten sein. Man muss wissen, was gute Wissenschaft ist. Man muss wissen, welche Techniken aktuell die besten sind. Man muss allgemein wissen, was die Fragen sind, die man stellen muss. Und wie man Experimente am besten aufbaut. Insgesamt aber muss man wissen, was der beste Weg ist, um sein Ziel zu erreichen.

In diesem Sinne sollten Länder mit begrenzten Finanzen ein definiertes Portolio an Wissenschaften in ihrem jeweiligen Land fördern und dazu zählt stets die Kombination aus angewandter Forschung und Grundlagenforschung. Nur so kann es eine Kontinuität geben und ein wissenschaftliches Netzwerk entstehen.


In ihrer Biografie habe ich gelesen, dass sie nicht nur für die WHO gearbeitet haben, sondern auch als Berater für private Unternehmen und für den Kongress. Ich komme aus einem Land in dem wir große, gesundheitliche Probleme haben. Zum Beispiel mit Hepatitis C und anderen Krankheiten. Heute gibt es erste Studien zu genetischen Therapien welche von internationalen Konzernen durchgeführt werden und sie stecken ihr Geld vor allem in die Forschungsbereiche, die im Interesse der Märkte der Länder der ersten Welt sind. Sollte es im öffentlichen Interesse sein mit solchen Firmen zusammenzuarbeiten?

Meine Arbeit für die Weltgesundheitsorganisation WHO liegt schon einige Jahre zurück und ich habe vor allem an Tropenkrankheiten geforscht von denen einige von Nematoden hervorgerufen werden, wie beispielsweise die Fluss-Blindheit. Ich bin aber auch an Krankheiten die in Ägypten vorkommen, wie eben Hepatitis C, interessiert. Viele davon basieren auf dem Mechanismus von programmiertem Zelltod und Inflammation. Alles Dinge, die durch Caspasen ausgelöst werden. Dies ist eine Klasse von Proteinen, an deren Entdeckung ich beteiligt war. Daher bin ich neugierig, ob eine Inhibition dieser Proteine auch bei Hepatitis C helfen könnte. Einige Firmen forschen auch schon daran.

Etwas allgemeiner würde ich sagen, dass die Gesundheitsprobleme von Ägypten nur im Zusammenspiel von der Regierung, den Gesundheitsbehörden, privaten Organisationen und den Pharma-Firmen gelöst werden können. Einige der Firmen haben bereits aktive Programme die sich mit «Public Health» weltweit beschäftigen. Besonders im Bereich der Malaria gibt es das, und auch Stiftungen wie die Gates-Stiftung sind dort aktiv. Es läuft auf die Kollaboration von öffentlicher und privater Hand hinaus.

Allerdings muss es für die Firmen auch immer sinnvoll sein, denn diese müssen natürlich in erster Linie Profit machen. Stiftungen wollen vor allem Bereiche finden in denen sie sagen können: “Hier können wir etwas bewegen und uns einen Namen machen”, das ist eben das, was Stiftungen machen.


(1) Ashraf Amin ist Wissenschafts-Journalist für die Zeitung “Al Ahram”. Seine Schwerpunkte – wie aus dem Interview ersichtlich – liegen bei der Grundlagenforschung, Krankheitsbekämpfung in Entwicklungsländern und kulminieren in der Frage, wie man junge Menschen für Wissenschaft begeistern kann.

On artificial and synthetic cells

Monday morning Jack Szostak talked about his ongoing work on creating artificial cells, where he is trying to create simple protocells from chemically synthesized material that in their simplest form only contain a membrane and genetic material.

Later in the afternoon Hamilton Smith gave a detailed account of the work by the J. Craig Venter Institute cumulating in the synthetic cell paper published in Science on May 20 (doi:10.1126/science.1190719, fulltext freely available).

Jack Szostak is interested to understand more about the origins of life, and for this is studying the simplest possible forms of living organisms, only containing a membrane and genetic material. A main motivation for his work has been the discovery in the 1980s that RNA is not only encoding genetic information, but can also catalyze chemical reactions inside cells – indicating that RNA might have existed before DNA and proteins. For this work, Jack Szostak and his laboratory have spent a large amount of work studying primitive membranes (e.g. Nature 2008, doi:10.1038/nature07018). Efforts to replicate genetic material using nucleic acids without the help of biologic material so far have not been successful. The work on artificial cells by Jack Szostak and others is fascinating, but extremely complicated (his lab has been working on this since the early 1990s). But we will probably learn a lot about basic biologic processes along the way.
Artificial cells are started from scratch and are completely human-made. In contrast, a synthetic cell is a cell controlled by a chemically synthesized genome and the human-made part is that genome. Hamilton Smith used the analogy from computers to explain the concept of synthetic cells: the genome is the operating system and the cytoplasm is the hardware.
The second genome ever sequenced (in 1995) is from Mycoplasma genitalium, the smallest genome (580 kB) of an organism capable of independent growth in a laboratory. In addition to 485 known coding sequences, M. genitalium contains 100 genes without known function. The synthetic biology group at the J. Craig Venter Institute started synthesizing oligos (later outsourced to several companies) that were then assembled into larger pieces by homologous recombination. It was easy to get to the quarter genome (144 kB), but assembling those last four pieces together proved difficult. The group moved to yeast in which they could assemble the full genome. The next step of transferring the synthetic genome into a receptive bacterial cytoplasm turned out to be very difficult.
After unsuccessfully working on this problem for a few months, Hamilton Smith and his group decided to use faster growing bacteria (M. genitalium has a fairly long doubling time of 16 hours). They switched to the Mycoplasma mycoides genome (1.1 MB) for the donor genome and Mycoplasma capricolum as a recipient. The process used to assemble the genome was the same (oligo synthesis, combination of fragments using homologous recombination, and final synthesis of the full genome in yeast). Hamilton Smith and colleagues then finally succeeded to transfer the synthetic genome into recipient M. capricolum. Along the way they lost three months during the assembly phase because of a single base pair deletion in an essential gene (the chromosomal replication initiator DnaA).
 
The resulting M. genitalium cells were almost indistinguishable from wild-type M. genitalium. Almost indistinguishable because the synthetic cells not only contain a tetracycline resistance to allow for selection, but also have undergone a few genetic changes in the process: 8 single nucleotide changes due to mutations, a 85 bp insertion, and a 777 bp insertion of an E. coli IS1 sequence (E. coli was used during the cloning process). 
 
TO LIVE, TO ERR, TO FALL, TO TRIUMPH, TO RECREATE LIFE OUT OF LIFE – James Joyce
In order to distinguish the artificial genome (and to have some fun), the synthetic M. mycoides also contains watermarks, human-readable information using a new DNA code that is biologically neutral. The scientists at the J. Craig Venter Institute encoded 46 names of people involved in the project, an email address (to contact when you cracked the code) and quotes from James Joyce, Richard Feynman and the R. Oppenheimer biography into the genome. As expected, it took less than three weeks for the code to be cracked and the names of researchers and quotes to be revealed (Using Arc to decode Venter’s secret DNA watermark). 

Mehr als nur HPV: Impfungen gegen Krebs

Der späte Vormittag gehörte in Lindau den Medizinern: Zunächst erzählte Harald zur Hausen von den Zusammenhängen zwischen Infektionen und Krebs, dann legte Luc Montagnier seine Forschungsergebnisse zur Physik und Biologie der DNA vor – böse Zungen behaupteten, der Mann sei nun unter die Homöopathen gegangen. Zuletzt sprach Francoise Barré-Sinoussi über die Entdeckung von HIV und weshalb sie ohne translationale Forschung nie möglich gewesen wäre.

Bezüglich der Geschichte der Zusammenhänge zwischen Infektionen und Krebs hat Martin vor ein paar Wochen schon einen großartigen Artikel geschrieben. Professor zur Hausens Vortrag ließ das Publikum zeitweise vor Ehrfurcht erstarren, als er die Rolle von Infektionen bei der Krebsentstehung auf vielfältigste Weise erklärte. So begann er zwar natürlich mich dem Humanen Papillomavirus (HPV), für dessen Erforschung der 2008 den halben Nobelpreis erhielt (die andere Hälfte ging an Montagnier/Barré-Sinoussi). Darüberhinaus aber zeigte er weitere Beispiele, wie Viren und Bakterien indirekt Krebs auslösen können, so zum Beispiel den Zusammenhang von Helicobacter Pylori und Magenkrebs, Hepatitis B und seine Rolle bei Leberkrebs, HIV 1 und 2, die durch die Schwächung des Immunsystems ebenfalls die Krebsentstehung begünstigen, Tuberkulose, die an der Entstehung von Lungentumoren beteiligt sein kann und Borrelia burgdorferi, das mit der Entwicklung von B-Zellen-Lymphomen assoziiert wird. Insgesamt kommt zur Hausen damit auf 21 Prozent aller Krebserkrankungen, die durch Infektionen ausgelöst werden – wobei viele von ihnen vermeidbar wären.

Außerdem zeigte zur Hausen einen weiteren interessanten Aspekt, der möglicherweise helfen könnte, zukünftige Krebsraten zu senken. Im Vergleich diverser Risikofaktoren für Leukämien im Kleinkindalter ist zwar zu erkennen, dass Infektionen in diesem Alter das Erkrankungsrisiko insgesamt senken. Treten die Infektionen jedoch gehäuft im ersten Lebensjahr auf, erhöht dies die Wahrscheinlichkeit – vermutlich kann das Immunsystem so gar nicht erst ausreifen. Dieses Beispiel zeigte auch wie Kinder mit höherem sozioökonomischen Status – zumindest unter diesem Aspekt – ausnahmsweise benachteiligt sind.

Um solche durch Infektionen ausgelösten Krebsarten zu reduzieren forderte zur Hausen zu mehr Forschung an Impfstoffen auf. Gemeinsam mit seiner Frau Prof. Ethel-Michele de Villiers erforscht er so momentan auch das TT-Virus – ein Virus, das per se zwar “nur” die Leber angreift, zugleich jedoch der Entstehung von Gehirntumoren und Autoimmunerkrankungen wie Asthma oder Multipler Sklerose zugeschrieben wird.

Die vergangenen Jahrzehnte haben eine Vielzahl an Forschungsergebnissen zu den Verknüpfungen zwischen Krebs und Infektionen gebracht. Harald zur Hausen forderte die jungen Forscher nicht nur auf, an Impfstoffen gegen solche Erkrankungen zu forschen sondern auch weitere Viren, Bakterien und Parasiten auf ihre Folgeerkrankungen zu untersuchen.

Die Entstehung der Farbe

Der gute Charles Darwin, auch über 200 Jahre nach seiner Geburt und über 150 Jahre nach der Veröffentlichung seines Hauptwerkes ist er nicht tot zu kriegen. Die Evolution kann man halt überall beobachten. So auch an jenen bunten Fischen, die ihre Namen dem ihnen typischen Muster zu verdanken haben: Den Zebrafischen.

Und um genau die ging es in dem Talk von Christiane Nüsslein-Volhard. Nach Ada Yonath schon der zweiten Biologin und Nobelpreisträgerin, der ich hier in Lindau lauschen durfte. Den Preis selbst bekam sie schon 1995 zusammen mit Eric F. Wieschhaus und Edward B. Lewis für ihre Arbeiten zur genetischen Kontrolle der Embryonalentwicklung. Zusammen identifizierten und klassifizierten sie die Gene, welche in den Eiern der beliebten Laborfliege Drosophila Melanogaster die Entstehung des fertigen Organismus steuern. Außerdem entwickelte sie die Gradiententheorie die zeigt wie Stoffgradienten in Eizelle und Embryo die Genexpression steuern und zeigte Parallelen in der Embryonalentwicklung von Insekten und Wirbeltieren. Grund dafür: Auf Embryos lastet keine Selektion im eigentlichen Sinne da sie relativ gut behütet herangezogen werden. Deshalb kann Selektion erst später eingreifen.

Christiane Nüsslein-Volhard bei ihrem Vortrag in Lindau

Und auch die Zebrafische machen natürlich eine embryonale Entwicklung mit. Ihr Vortrag begann dann allerdings wieder bei Darwin und mit dem Hinweis auf “The Origin Of Species” welches sie wunderbar als “wichtiges Buch, dass ihr vermutlich nicht gelesen habt” (important book you probably have not read) klassifizierte. Von dort aus ging es dann über die verschiedenen Stämme, Klassen und Ordnungen der Tiere zu den Zebrafischen hin. Deren Farbmuster entstehen bei den Embryos aus der Neuralleiste, die bei der Anlage des späteren zentralen Nervensystems eine entscheidende Rolle spielt. Aus dieser Leiste bilden sich später neben den für die Farben verantwortlichen Zellen auch die Zähne und andere Knorpel-Elemente heraus.

Für die Farben des Zebrafisches sind 3 verschiedene Zelltypen verantwortlich und diese unterstehen glücklicherweise auch keinerlei sexueller Selektion. Eine andere Art der selben Gattung zeigt nämlich ein völlig anderes Muster und diese Arten können sogar noch gekreuzt werden. Spannend auch bei der Farbentstehung: Eine “albino” genannte Mutation, die durch eine einfache Mutation (eine Punktmutation die zu einem Stop-Codon führt) ist dem Namen entsprechend farblos. Wie man zeigen konnte, liegt dies wohl daran, dass ein Vesikel was sonst die schwarzen Farbpigmente transportiert nicht mehr richtig funktioniert.

Spannend ist dann aber noch die Frage wie die adulten Tiere zu ihren Streifen kommen, denn die Neuralleiste gibt es ja nur bei den Embryos. Dazu gilt es die folgenden Fragen zu klären:

  • Woher kommen die Streifen der erwachsenen Tiere?
  • Wo sind die Stammzellen die dafür verantwortlich sind? 
  • Über welche Pfade geschieht das?

Die Hypothese die Nüsslein-Volhard dazu hat ist, dass diese Stammzellen mit dem peripheren Nervensystem assoziiert sind. Und sie haben auch ein paar Untersuchungen dazu angestellt, die in die Richtung deuten. Und mit Hilfe von Zell-Transplantationen konnte man auch zeigen, dass es bereits reicht wenn einer der Zelltypen fehlt um die Entstehung der Streifenmuster zu verhindern. Wenn man durch die Transplantationen diese Zellen jedoch wieder hinzufügt, dann kann das Muster mehr oder weniger wieder hergestellt werden.

GlowFish. License: http://www.glofish.com/photos.asp

Und ein kleines Schmankerl am Rande: Die Zebrafische gibt es seit 2003 auch in (wortwörtlich) leuchtenden Farben zu kaufen. Zumindest in manchen Ländern, bei uns sind diese Tiere als gentechnisch veränderte Organismen so nicht zu kaufen. Und für die Entdeckung des Proteins, das diesen Tieren zum leuchten verhilft (das grün fluoreszierende Protein) gab es 2008 den Nobelpreis, in der Kategorie Chemie.

Bild der Fische: GloFish.

More than HPV: Vaccines against cancer

The late morning in Lindau was a non-stop marathon of medical researchers – first Harald zur Hausen talked about the links between infections and cancer, then Luc Montagnier gave an insight into his research that analyzes DNA under physical as well as biological aspects – venomous tongues may have linked that talk to homeopathy. At last Francoise Barré-Sinoussi talked about the discovery of HIV and how it was faciliated by global translational research.

Concerning the history of the relationship between infections and cancer, Martin has already written a great article a few weeks ago. Professor zur Hausens lecture let the audience awestruck by the Laureate’s quick and clever demonstration of how much cancer can possibly be caused by infections. As such he mentioned of course the papilloma virus (HPV), for whichs role in cervical cancer he was awarded with half the Nobel Prize in 2008 (the other half went to Montagnier/Barré-Sinoussi). But there are several further viruses and bacterias that can be indirect causes to human cancers, as for example helicobacter pylori is linked to gastric cancer, HIV 1 and 2 increase several cancer risks due to weakening the entire immune system, tuberculosis increases the risk of developing a later lung cancer and borrelia burgdorferi is known to increase the risk of b-cell lymphomas. Zur Hausen explained how many of those viruses even introduct oncogenes into their host cells. In some cases even parasites can lead to cancers, as for example schistosoma is associated with bladder cancer – in Egypt the parasite is one of the main causes of this type cancer. Alltoghether zur Hausen estimated that 21 percent of all global cancer incidents are linked to infections – and many of them are preventable.

And zur Hausen also showed another interesting aspect that might lead to new ways to reduce cancer prevalences. In comparing risk factors for early-childhood leukemia, he pointed out that infections during our childhood in general lower the risk of developing such a cancer. However, if a high number of infections occur in the first year of life, the risk of leukemia is increased – supposedly the immune system can’t mature efficiently. This example also explained how children with a higher socioeconomic status are under this aspect disadvantage.

To prevent such infection-induced cancers he suggested to develop further vaccines so that infections can be prevented. Toghether with Prof. Ethel-Michele de Villiers he currently does research on the TT-Virus – a virus that for itself “just” harms the liver but is linked to causing brain tumours as well as promoting autoimmune diseases such as asthmatic conditions and multiple sclerosis.

The past decades have been filled with discoveries of links between cancer and infections. Not only did zur Hausens lecture encourage young medical researchers to focus on vaccines – but it also showed that there are a lot more viruses, bacterias and parasites to explore.